TENSÃO SUPERFICIAL

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TENSÃO SUPERFICIAL
Profa Vanessa Lima Gonçalves
Torres
INTRODUÇÃO
• Fenômenos de Interface ou Superfície
▫ presentes sempre que houver dois meios em contato
▫ podem ser líquido-líquido, líquido-gás, líquido-sólido ou 
sólido-gás
Os fenômenos de superfície se devem à 
assimetria das forças entre as moléculas que 
constituem a interface dos meios.
INTRODUÇÃO
• Fenômenos de Interface ou Superfície
▫ Dentro de um líquido, cada molécula é cercada por outras que a 
atraem e, em repouso, a força resultante média sobre ela é nula.
▫ Na superfície, as moléculas de água entram em contato com o 
ar, há predomínio das forças de coesão ( água-água) sobrea as 
de adesão ( ar-água) a força resultante média é dirigida para 
dentro da substância gerando tensão.
▫ * Tensão superficial (ar-líquido) 
▫ * Tensão interfacial (dois líquidos, dois sólidos, líquido/sólido)
INTRODUÇÃO
Ar
Líquido
Força não nula dirigida 
para a superfície do 
líquido, manifestando 
condição de desequilíbrio 
ou tensão
Sistema procura estado de 
menor tensão, resultando 
numa tendência à 
contração da superfície, 
diminuindo ao máximo 
aquela de contato com o ar
Tensão superficial
• Energia de Gibbs
• Variações de energia que acompanham as
transformações : espontaneidade ou não
• A contração da superficie é espontânea → diminuição da
energia livre.
• Superficie contraída → estado de energia livre mínina.
TENSÃO SUPERFICIAL
Quando se analisa uma superfície, é possível associar a ela uma energia 
potencial que é proporcional à sua área
tensão superficial pode ser interpretada como uma força por unidade de 
comprimento que se opõe ao aumento da superfície
é entendida como um pseudo-retículo formado pelo entrelaçamento de 
moléculas da substância na superfície do meio
Fenômenos: formação de menisco, flutuação de pequenos corpos com 
elevada densidade
TENSÃO SUPERFICIAL
▫ Representada pela letra grega γ (gama)
▫ Unidades:
� SI - N/m (N.m–1), MAIS COMUM mN.m–1
� CGS - dina/cm (dina.cm–1)
TENSÃO SUPERFICIAL
A tensão superficial tem valores fixos para os líquidos puros, 
que dependem:
1) da natureza do líquido (os solventes orgânicos apolares possuem valores
de tensão superficial menores que a água);
2) do meio que se encontra em contato (o valor da tensão interfacial está,
geralmente, entre aqueles da tensão superficial dos dois líquidos
envolvidos, exceto onde há interações entre eles);
3) da temperatura (onde o efeito observado é a diminuição quase linear da
tensão superficial com a elevação da temperatura, tornando-se muito
pequena quando se atinge a temperatura crítica do líquido).
ÂNGULO DE CONTATO
▫ Relação entre a superfície dos líquidos e a parede interna de
depósitos de vidro → forma ângulo de contato → menor ou
maior que 90° → define se o líquido molha ou não o vidro
▫ O ângulo referido é o formado pela tangente ao ponto de
contato do líquido com a parede do depósito, medido na
extensão da abertura (menisco) que compreende o líquido.
ÂNGULO DE CONTATO
Forças coesias < forças adesivas Forças coesivas > forças adesivas
CAPILARIDADE
▫ Fenômeno em que um líquido sobe até uma determinada altura
dentro de um tubo capilar, quando este é colocado em um
recipiente que contém o líquido → ação capilar
▫ A altura alcançada depende:
� natureza do líquido
� da natureza do tubo
� do raio do capilar
▫ A capilaridade se fundamenta na ação de duas forças:
� adesão do líquido ao material do capilar (vidro)
� coesão entre as próprias moléculas do líquido para se manterem
em determinada altura de ascensão.
Opondo-se as forças de adesão e coesão existe a força peso.
CAPILARIDADE
Métodos para a determinar tensão superficial
▫ Método do Tubo Capilar:
� Quando se utiliza um tubo capilar de pequeno diâmetro, o menisco
formado na interface líquido-ar é quase plano, ou seja, o ângulo de
contato θ é aproximadamente zero, com o que cos θ = 1.
Métodos para a determinar tensão superficial
▫ Método do Tubo Capilar:
� A ascensão do líquido no interior do tubo capilar é resultado da
ação de duas forças em oposição, a resultante entre as forças de
adesão e coesão (F) e a força peso (P), que são expressas pelas
equações:
gmP .=θπγ cos...2. rF =
2
... ghr aµγ =
Tensão superficial
2
... ghr aµγ =
γ = tensão superficial do líquido ( em temperatura constante)
µ = densidade absoluta do líquido
r= raio do tubo capilar
ha = altura de ascensão do liquido no tubo capilar
g = aceleração da gravidade ( 9,80665 m.s _2 )
Métodos para a determinar tensão superficial
▫ Método da gota ou estalagmometria
� No ato da formação de uma gota de líquido, mediante o seu
escoamento livre e perpendicular através de um capilar
� O volume da gota é diretamente proporcional à tensão
superficial do líquido.
� O aparelho de medição utilizado, de forma clássica, é
denominado estalagmômetro de Traube, embora algumas
literaturas, permitam a sua substituição pelo uso de uma
bureta limpa.
Métodos para a determinar tensão superficial
▫ Método da gota ou estalagmometria
� Na dinâmica do fenômeno, de forma análoga ao método do
tubo capilar, duas forças atuam simultaneamente, mas em
oposição. Uma delas, a força ascendente (Fa), resultante da
tensão superficial, opõe-se à força descendente determinada
pela massa da gota (Fd).
CrFa ....2 γπ= gVgmFd ... µ==
Cr
gV
gVCr
...2
..
......2
π
µ
γµγπ =∴=
• Tensão superficial é diretamente proporcional ao volume da 
gota → medicamentos administrados em gotas
Cr
gV
...2
..
π
µ
γ =
Outros fenômenos de interface:
▫ Espalhabilidade: propriedade ligada às energias livres de 
adesão e coesão.
▫ Considerando um sistema líquido-líquido onde ambos os
líquidos são imiscíveis entre si → forças de adesão e forças
de coesão
▫ A diferença entre ambas define o coeficiente de 
espalhabilidade → se maior que zero → espalhamento
espontâneo.
� 1ª fase: líquidos em estado puro, consideração da difusão molecular 
de uma fase sobre a outra
� 2ª fase: segundo o particionamento de uma fase na outra
▫ Molhabilidade:
� Relação líquido-sólido dependente das propriedades de interface, 
onde a adesão depende apenas do ângulo de contato e da tensão 
superficial. 
▫ Se o ângulo for zero → o líquido se apresenta completamente
espalhado
▫ Se o ângulo for 180° → o líquido não molha a superficie sólida
▫ Ângulo entre 0 e 180° → molhabilidade parcial → forças de 
adesão inferiores à de coesão
Fase sólida
Fase líquida
θθθθ
Alterações na Tensão Superficial
• Substâncias
▫ � tensão superficial: Hipsótonas. Exemplos: sais
minerais, sacarose, NaCl
▫ � tensão superficial: Batótonas. Exemplos: detergentes
tensoativos
� Tensoativos (surfactantes): moléculas anfifílicas
Polar
Solúvel 
em água
Apolar
Insolúvel 
em água
Alterações na Tensão Superficial
▫ São, portanto, substâncias dotadas de características
ANTAGÔNICAS que, em pequenas concentrações, reduzem de
forma apreciável a tensão superficial.
▫ Com a adição do tensoativo, há uma diminuição da tensão
superficial, aumentando o contato entre as diferentes
moléculas
▫ Não só se adsorvem em diferentes interfaces, como também
formam MICELAS
Alterações na Tensão Superficial
▫ Concentração micelar critica: concentração, a partir da qual, se 
formam as micelas
 
Interface em monocamada Agregação 
SATURANDO 
DE 
TENSOATIVO 
MICELA
Aplicações nas Ciências Farmacêuticas e 
Processos Biológicos
• Na Botânica
▫ A ascensão da seiva bruta (água e sais minerais) pelo xilema dos
vegetais é explicada pela influência da tensão superficial, através da
capilaridade.
• Na Medicina (Fisiologia)
▫ A digestão das gorduras só é completa quando a bile ( molécula
anfifilica) atua sobre os blocos de gordura, baixando a tensão
superficial, desfazendo-os em gotículas menores, aumentando a
superfície de contato para a atuação da lípase pancreática. A bile é um
TENSOATIVO.
Aplicações nas Ciências Farmacêuticas e 
Processos Biológicos
• Nas Ciências Farmacêuticas
▫ Uso dos Tensoativos na Tecnologia Farmacêuticae na
Cosmetologia, como:
� Agentes Emulsionantes:
� EMULSÃO: mistura temporária
� Os tensoativos melhoram a estabilidade das emulsões, reduzindo a
tensão entre as fases ÓLEO – ÁGUA, conferindo estabilidade
� Agentes Detergentes:
� Favorecem a remoção de sujidade de uma determinada superfície se
ligando a ela e são carregados pela água.
� Preparo de soluções como gotas orais → calibração do número de
gotas por mL depende da tensão superficial da forma farmacêutica e
dimensões do gotejador → garantir a dose ao paciente
� Soluções: tensoativos → aumentar a solubilidade de fármacos
� Suspensões : flutuação das particulas pela dificuldade de se
molharem no líquido → erros na posologia
� Deve-se diminuir o ângulo de contato entre sólido e líquido →
agente umectante ou molhante → tensoativo.